JP6019105B2 - Optical end point detection system - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、一般に、基板処理装置に関する。   Embodiments of the present invention generally relate to a substrate processing apparatus.

基板プロセスチャンバにおける通常の処理によって、プロセスチャンバ壁に種々の堆積物が形成される。これらの堆積物は一般に、基板が存在しないチャンバ内で実行される洗浄プロセスによって除去される。例えば、エピタキシャル堆積システムにおいて用いられる１つのそのような洗浄プロセスは、塩化水素（ＨＣｌ）および高温を伴う。   Normal processing in the substrate process chamber forms various deposits on the process chamber walls. These deposits are generally removed by a cleaning process performed in a chamber where no substrate is present. For example, one such cleaning process used in epitaxial deposition systems involves hydrogen chloride (HCl) and high temperatures.

洗浄プロセスは、確実にプロセスチャンバ内面および構成要素が清浄状態になるようにするほど十分な時間にわたって実行されなければならない。場合によっては、洗浄プロセスを実行する時間が長すぎる場合があり、望ましくない堆積物を除去するだけでなく、チャンバ表面および構成要素を著しく劣化させる恐れもある。一方、洗浄プロセスを実行する時間が短すぎる場合には、プロセスチャンバ表面上に著しい量の堆積物が残留する場合があり、結果として、プロセスドリフトおよび／または欠陥（例えば、粒子）が増加する。したがって、一般には、プロセスドリフトおよび増加する欠陥を許容することと、チャンバ構成要素の寿命を延ばす必要性との間のバランスがとられる。   The cleaning process must be performed for a time sufficient to ensure that the process chamber inner surfaces and components are clean. In some cases, the time to perform the cleaning process may be too long, not only removing unwanted deposits, but also significantly degrading chamber surfaces and components. On the other hand, if the cleaning process is performed for too short a significant amount of deposits may remain on the process chamber surface, resulting in increased process drift and / or defects (eg, particles). Thus, in general, a balance is struck between allowing process drift and increasing defects and the need to extend the lifetime of chamber components.

そのバランス点を見つける１つの方法は、長時間経った後に目視観察を実行することである。しかしながら、これは一般に、主観的なプロセスであり、間違いを起こしやすい。バランス点を見つける別の方法は、（基板が処理されているときの）プロセス／欠陥傾向に頼る。しかしながら、これは長い時間を要し、基板およびリソースを無駄に使用してしまうことになる。   One way to find the balance point is to perform a visual observation after a long time. However, this is generally a subjective process and prone to error. Another way to find the balance point relies on process / defect trends (when the substrate is being processed). However, this takes a long time and wastes the substrate and resources.

したがって、本発明人らは、チャンバ洗浄プロセスの終点を決定する改善された方法および装置を実現した。   Accordingly, the inventors have realized an improved method and apparatus for determining the endpoint of a chamber cleaning process.

プロセスチャンバ洗浄プロセスの終点を決定する方法および装置が提供される。いくつかの実施形態では、終点検出システムを有する処理システムは、プロセスチャンバ内で実行されるプロセスに起因して定期的な洗浄を必要とする内面を有するプロセスチャンバと、プロセスチャンバの第１の内面から反射される光を検出するように位置決めされた光検出器、および光検出器に結合され、検出された反射光に基づいて洗浄プロセスの終点を決定するように構成されたコントローラを含む終点検出システムとを含むことができる。   Methods and apparatus are provided for determining the end point of a process chamber cleaning process. In some embodiments, a processing system having an endpoint detection system includes a process chamber having an inner surface that requires periodic cleaning due to a process performed in the process chamber, and a first inner surface of the process chamber. An end point detection including a photodetector positioned to detect light reflected from the light source and a controller coupled to the photodetector and configured to determine an end point of the cleaning process based on the detected reflected light System.

いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ内で実行される洗浄プロセスを監視する方法が、プロセスチャンバ内で洗浄プロセスを実行して、プロセスチャンバ内で実行されたプロセスからの結果として生じる、プロセスチャンバの１つまたは複数の内面上に堆積された材料を除去することと、洗浄された第１の内面上に光を照射することと、第１の内面から反射された光を検出することと、検出された光に基づいて洗浄プロセスを終了することとを含むことができる。   In some embodiments, a method of monitoring a cleaning process performed in a process chamber includes performing a cleaning process in the process chamber and resulting from a process performed in the process chamber. Removing material deposited on one or more inner surfaces, irradiating light on the cleaned first inner surface, detecting light reflected from the first inner surface, and detecting Terminating the cleaning process based on the emitted light.

いくつかの実施形態では、命令を記憶しているコンピュータ可読媒体を提供することができ、命令が実行されるときに、処理システムが、プロセスチャンバ内で実行される洗浄プロセスを監視する方法を実行する。その方法は、本明細書において開示される実施形態のいずれかを含むことができる。   In some embodiments, a computer-readable medium storing instructions can be provided, and when the instructions are executed, the processing system performs a method of monitoring a cleaning process performed in the process chamber. To do. The method can include any of the embodiments disclosed herein.

本発明の他の実施形態および更なる実施形態が以下に記述される。   Other and further embodiments of the invention are described below.

上記において簡潔に要約され、後にさらに詳細に説明される本発明の実施形態は、添付の図面に示される本発明の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかしながら、本発明は他の同じく実効的な実施形態を受け入れることができるので、添付の図面が本発明の典型的な実施形態のみを示すこと、それゆえ、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきでないことに留意されたい。   Embodiments of the present invention briefly summarized above and described in further detail below can be understood by reference to the exemplary embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings. However, since the present invention is susceptible to other equally effective embodiments, the accompanying drawings show only typical embodiments of the invention and are therefore considered to limit the scope of the invention. Note that this should not be done.

本発明の一実施形態による、半導体基板プロセスチャンバの概略的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor substrate process chamber according to one embodiment of the invention. FIG. 本発明のいくつかの実施形態による、プロセスチャンバ内で実行されているプロセスを監視する方法を示す図である。FIG. 4 illustrates a method for monitoring a process being performed in a process chamber, according to some embodiments of the present invention. 堆積材料がその上に配設されているプロセスチャンバ表面の一部分から反射される光を示す図である。FIG. 4 shows light reflected from a portion of the process chamber surface on which the deposited material is disposed. ほとんど、または全く堆積材料がその上に配設されてないプロセスチャンバ表面の一部分から反射される光を示す図である。FIG. 5 shows light reflected from a portion of the process chamber surface with little or no deposition material disposed thereon.

理解するのを容易にするために、複数の図面に共通する同一の要素を指定するために、可能であれば、同一の参照番号が使用されている。図面は縮尺通りに描かれず、明確にするために簡略化される場合がある。一実施形態の要素および特徴は、さらに詳述されなくても、他の実施形態に有益に組み込まれる場合があることが企図される。   To facilitate understanding, identical reference numerals have been used, where possible, to designate identical elements that are common to multiple figures. The drawings are not drawn to scale and may be simplified for clarity. It is contemplated that elements and features of one embodiment may be beneficially incorporated into other embodiments without further elaboration.

本発明の実施形態は、プロセスチャンバ洗浄プロセスの終点を決定する方法および装置に関連する。その方法および装置の実施形態は、有利にも、プロセスチャンバ洗浄が不十分であることに起因するプロセスドリフトおよび欠陥を最小限に抑えながら、洗浄プロセスからのプロセスチャンバ構成要素への摩耗を最小限に抑えることができるように、洗浄プロセスに対する正確な終点検出を提供することができる。   Embodiments of the invention relate to a method and apparatus for determining the end point of a process chamber cleaning process. Embodiments of the method and apparatus advantageously minimize wear to process chamber components from the cleaning process while minimizing process drift and defects due to insufficient process chamber cleaning. Accurate endpoint detection for the cleaning process can be provided.

種々のプロセスチャンバが、本明細書において提供される教示による変更形態から利益を受けることができる。図１は、本明細書において開示される本発明の方法を実行するのに適している、本発明のいくつかの実施形態による半導体基板プロセスチャンバ１００の概略的な断面図である。図示される実施形態において、プロセスチャンバ１００は、エピタキシャルシリコン堆積プロセスを実行するのに適合する。そのような１つの適したリアクタは、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．から市販されるＲＰ Ｅｐｉリアクタである。また、本発明の方法は、他のプロセスを実行する他のプロセスチャンバにおいても利用することができる。   Various process chambers can benefit from variations in accordance with the teachings provided herein. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor substrate process chamber 100 in accordance with some embodiments of the present invention that is suitable for performing the inventive methods disclosed herein. In the illustrated embodiment, the process chamber 100 is adapted to perform an epitaxial silicon deposition process. One such suitable reactor is available from Applied Materials, Inc. of Santa Clara, California. RP Epi reactor commercially available from The method of the present invention can also be utilized in other process chambers that perform other processes.

代替の実施形態では、プロセスチャンバ１００は、集積半導体デバイスおよび回路の製造時に実行される数あるプロセスの中でも、堆積プロセス、エッチングプロセス、プラズマ強化堆積プロセスおよび／またはプラズマ強化エッチングプロセス、並びに熱プロセスのうちの少なくとも１つを実行するのに適合することができる。具体的には、そのようなプロセスは、限定はしないが、急速加熱プロセス（ＲＴＰ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、アニールプロセス等を含むことができる。   In an alternative embodiment, the process chamber 100 is a deposition process, an etching process, a plasma enhanced deposition process and / or a plasma enhanced etching process, and a thermal process, among other processes performed during the manufacture of integrated semiconductor devices and circuits. It can be adapted to perform at least one of them. Specifically, such processes can include, but are not limited to, rapid heating processes (RTP), chemical vapor deposition (CVD) processes, annealing processes, and the like.

プロセスチャンバ１００は、例示的には、チャンバ本体１１０と、支援システム１３０と、コントローラ１４０とを備える。チャンバ本体１１０は概して、上側部分１０２、下側部分１０４および密閉体１２０を含む。   The process chamber 100 illustratively includes a chamber body 110, a support system 130, and a controller 140. The chamber body 110 generally includes an upper portion 102, a lower portion 104 and a seal 120.

上側部分１０２は下側部分１０４上に配置され、蓋１０６と、クランプリング１０８と、ライナ１１６と、底板１１２と、１つまたは複数の上側ランプ１３６および１つまたは複数の下側ランプ１３８と、上側高温計１５６とを含む。いくつかの実施形態では、蓋１０６はドーム型の形状因子を有する。しかしながら、他の形状因子（例えば、平坦な蓋または逆曲線の蓋）を有する蓋も考えられる。下側部分１０４はプロセスガス吸気口１１４および排気口１１８に結合され、底板アセンブリ１２１と、下側ドーム１３２と、基板支持体１２４と、予熱リング１２２と、基板リフトアセンブリ１６０、基板支持アセンブリ１６４と、１つまたは複数の上側ランプ１５２および１つまたは複数の下側ランプ１５４と、下側高温計１５８とを備える。用語「リング」は、予熱リング１２２のようなプロセスチャンバの特定の構成要素を示すために用いられるが、これらの構成要素の形状は円形である必要はなく、限定はしないが、長方形、多角形、長円形等を含む任意の形状を含むことができる。   Upper portion 102 is disposed on lower portion 104 and includes lid 106, clamp ring 108, liner 116, bottom plate 112, one or more upper ramps 136 and one or more lower ramps 138, And an upper pyrometer 156. In some embodiments, the lid 106 has a dome-shaped form factor. However, lids with other form factors (eg, flat lids or inversely curved lids) are also contemplated. Lower portion 104 is coupled to process gas inlet 114 and exhaust 118 and includes a bottom plate assembly 121, a lower dome 132, a substrate support 124, a preheating ring 122, a substrate lift assembly 160, a substrate support assembly 164, and One or more upper lamps 152 and one or more lower lamps 154 and a lower pyrometer 158 are provided. The term “ring” is used to denote certain components of the process chamber, such as the preheat ring 122, but the shape of these components need not be circular, but is not limited to rectangular, polygonal, Any shape including oval and the like can be included.

基板支持アセンブリ１６４は概して、基板支持体１２４に結合される複数の支持ピン１６６を有する支持ブラケット１３４を含む。基板リフトアセンブリ１６０は、基板リフトシャフト１２６と、基板リフトシャフト１２６のそれぞれのパッド１２７上に選択的に載置される複数のリフトピンモジュール１６１とを備える。いくつかの実施形態では、リフトピンモジュール１６１は、オプションの土台１２９と、土台１２９に結合されるリフトピン１２８とを備える。代替的には、リフトピン１２８の底部はパッド１２７上に直接載置することができる。さらに、リフトピン１２８を昇降する他の機構も利用することができる。リフトピン１２８の上側部分は、基板支持体１２４内の第１の開口部１６２を貫通して移動可能に配置される。動作時に、基板リフトシャフト１２６は、リフトピン１２８に係合するように動かされる。係合されるとき、リフトピン１２８は、基板支持体１２４の上方に基板１２５を持ち上げることができるか、または基板支持体１２４上に基板１２５を下ろすことができる。   The substrate support assembly 164 generally includes a support bracket 134 having a plurality of support pins 166 coupled to the substrate support 124. The substrate lift assembly 160 includes a substrate lift shaft 126 and a plurality of lift pin modules 161 that are selectively placed on respective pads 127 of the substrate lift shaft 126. In some embodiments, the lift pin module 161 includes an optional base 129 and a lift pin 128 coupled to the base 129. Alternatively, the bottom of the lift pin 128 can rest directly on the pad 127. Further, other mechanisms for raising and lowering the lift pins 128 can be used. The upper portion of the lift pin 128 is movably disposed through the first opening 162 in the substrate support 124. In operation, the substrate lift shaft 126 is moved to engage the lift pins 128. When engaged, the lift pins 128 can lift the substrate 125 above the substrate support 124 or can lower the substrate 125 onto the substrate support 124.

支援システム１３０は、プロセスチャンバ１００内で所定のプロセス（例えば、エピタキシャルシリコン膜を成長させる）を実行し、監視するために用いられる構成要素を含む。そのような構成要素は概して、プロセスチャンバ１００の種々のサブシステム（例えば、１つまたは複数のガスパネル、ガス分配コンジット、真空および排気サブシステム等）およびデバイス（例えば、電源、プロセス制御機器等）を含む。   Support system 130 includes components that are used to perform and monitor a predetermined process (eg, growing an epitaxial silicon film) within process chamber 100. Such components generally include various subsystems (eg, one or more gas panels, gas distribution conduits, vacuum and exhaust subsystems, etc.) and devices (eg, power supplies, process control equipment, etc.) of the process chamber 100. including.

処理中に、基板１２５が基板支持体１２４上に配置される。ランプ１３６、１３８、１５２および１５４は赤外線（ＩＲ）放射（例えば、熱）源であり、動作時に、基板１２５にわたって所定の温度分布を生成する。いくつかの実施形態では、蓋１０６、クランプリング１１６および下側ドーム１３２は石英から形成される。しかしながら、他のＩＲ透過材料およびプロセス適合材料を用いて、これらの構成要素を形成することもできる。   During processing, the substrate 125 is placed on the substrate support 124. Lamps 136, 138, 152, and 154 are infrared (IR) radiation (eg, heat) sources that generate a predetermined temperature distribution across substrate 125 during operation. In some embodiments, the lid 106, clamp ring 116, and lower dome 132 are formed from quartz. However, other IR transparent materials and process compatible materials can be used to form these components.

基板を処理する結果として、望ましくないことに、プロセスチャンバの内面（ライナ１１６、蓋１０６等）上に材料が堆積する場合がある。プロセスチャンバ内面上に堆積された材料を除去し損なうと、望ましくないことに、プロセスドリフト、および／または基板上の欠陥形成につながる恐れがある。したがって、プロセスチャンバの内面から堆積された材料の少なくとも或る量を除去するために、洗浄プロセスが定期的に実行される。例えば、いくつかの実施形態では、プロセスチャンバは、洗浄されるべき表面を、その表面から堆積された材料を除去する反応物に暴露することによって洗浄することができる。例えば、エピタキシャル堆積システムにおいて用いられる、１つのそのような洗浄プロセスは、表面を高温に加熱しながら、その表面を塩酸（ＨＣｌ）に暴露することを含む。   As a result of processing the substrate, material may undesirably be deposited on the inner surface (liner 116, lid 106, etc.) of the process chamber. Failure to remove the material deposited on the inner surface of the process chamber can undesirably lead to process drift and / or defect formation on the substrate. Accordingly, a cleaning process is periodically performed to remove at least some amount of deposited material from the inner surface of the process chamber. For example, in some embodiments, the process chamber can be cleaned by exposing the surface to be cleaned to a reactant that removes deposited material from the surface. For example, one such cleaning process used in epitaxial deposition systems involves exposing the surface to hydrochloric acid (HCl) while heating the surface to an elevated temperature.

プロセスチャンバ洗浄が不十分であることに起因するプロセスドリフトおよび欠陥を最小限に抑えながら、洗浄プロセスからのプロセスチャンバ構成要素への摩耗を最小限に抑えることができるような、洗浄プロセスの正確な終点検出を提供するために、プロセスチャンバ１００は、終点検出システム１８０をさらに備える。終点検出システム１８０は、洗浄プロセスの所望の終点を決定するのを容易にする。   Accurate cleaning process that minimizes process drift and defects due to inadequate process chamber cleaning while minimizing wear to process chamber components from the cleaning process In order to provide endpoint detection, the process chamber 100 further comprises an endpoint detection system 180. The end point detection system 180 facilitates determining the desired end point of the cleaning process.

終点検出システム１８０は概して光源１８２を含む。光源１８２は、所望のプロセスチャンバ表面からの検出可能な反射を与える任意の適切な光源とすることができる。例えば、光源１８２は、レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ランプまたは周囲光とすることができる。いくつかの実施形態では、光源１８２は、単一の光波長を与えることができる。いくつかの実施形態では、光源１８２は、複数の光波長を与えることができる。複数の波長は、１つまたは複数の連続した帯域内で与えることができるか、または複数の離散した波長の中から与えることができる。いくつかの実施形態では、光源は、約４０５ｎｍまたは４５０ｎｍ（例えば、青色光）、５３２ｎｍ（例えば、緑色光）、６３３ｎｍ、６５０ｎｍまたは６７０ｎｍ（例えば、赤色光）等の波長を有する光を与えることができる。いくつかの実施形態では、光源は、最大凡そシリコンバンドギャップ（例えば、約１．２μｍ）までのいずれか１つまたは複数の波長を有する光を与えることができる。   Endpoint detection system 180 generally includes a light source 182. The light source 182 can be any suitable light source that provides a detectable reflection from the desired process chamber surface. For example, the light source 182 can be a laser, a light emitting diode (LED), a lamp, or ambient light. In some embodiments, the light source 182 can provide a single light wavelength. In some embodiments, the light source 182 can provide multiple light wavelengths. The plurality of wavelengths can be provided within one or more consecutive bands, or can be provided from among a plurality of discrete wavelengths. In some embodiments, the light source provides light having a wavelength such as about 405 nm or 450 nm (eg, blue light), 532 nm (eg, green light), 633 nm, 650 nm, or 670 nm (eg, red light). it can. In some embodiments, the light source can provide light having any one or more wavelengths up to about a silicon bandgap (eg, about 1.2 μm).

図１に示される実施形態では、光源１８２は光をドーム１０６上に照射するように構成される。いくつかの実施形態では、光源１８２は、相対的に高いパーセンテージの堆積された材料が堆積された領域においてドーム１０６上に光を照射するように構成され、したがって、観測された領域が清浄状態であるとわかると、プロセスチャンバ表面の残りの部分も恐らく清浄状態である。光源は、ドーム１０６だけでなく、プロセスチャンバの任意の所望の部分上に光を照射するように位置決めすることができる。例えば、光源は、ライナ１１６上に、下側ドーム１３２上に、またはその上に材料が堆積されており、かつ堆積された材料およびその下のプロセスチャンバ表面が異なる様態で光を反射する限り洗浄されるべきである任意の他のプロセスチャンバ表面上に光を照射するように位置決めすることができる。   In the embodiment shown in FIG. 1, the light source 182 is configured to irradiate light onto the dome 106. In some embodiments, the light source 182 is configured to irradiate light onto the dome 106 in a region where a relatively high percentage of deposited material is deposited, so that the observed region is clean. If found, the rest of the process chamber surface is also probably clean. The light source can be positioned to irradiate light on any desired portion of the process chamber, not just the dome 106. For example, the light source may be cleaned as long as material is deposited on or on the liner 116, on or on the lower dome 132, and the deposited material and the underlying process chamber surface reflect light differently. It can be positioned to irradiate light on any other process chamber surface that is to be done.

いくつかの実施形態では、終点検出システム１８０は光検出器１８４をさらに含むことができる。光検出器は、カメラ、フォトダイオードを基にする光検出器等とすることができる。光源および光検出器のいずれか、または両方とともに光学系、レンズ、コリメータ、フィルタ等のオプションの構成要素を設けて、プロセスチャンバ表面に、および／またはプロセスチャンバ表面から光を誘導することができる。   In some embodiments, the endpoint detection system 180 can further include a photodetector 184. The photodetector can be a camera, a photodiode based photodetector, or the like. Optional components such as optics, lenses, collimators, filters, etc. may be provided with either or both of the light source and the photodetector to direct light to and / or from the process chamber surface.

いくつかの実施形態では、光検出器および光源は共通のハウジング内に配置される。いくつかの実施形態では、光検出器および光源は光を与え、光を検出するようにそれぞれ位置決めされる別々の構成要素とすることができる。光源１８２および光検出器１８４は、概して、監視されるべきプロセスチャンバ表面の所望の部分に光が与えられ、反射光が光検出器上に突き当たるようないずれかの場所に、位置決めすることができる。例えば、光源および光検出器は、図１に示されるように、互いに近接して配置することができるか、またはチャンバ表面の所望の場所（蓋１０６等）に浅い角度で光を与えるためにチャンバの両側に位置決めすることを含めて、さらに離れて配置することができる。いくつかの実施形態では、複数の光源、およびオプションで複数の光検出器を終点検出システム内に設けて、プロセスチャンバの種々の場所において、堆積された材料の被覆厚およびプロセスチャンバ表面の清浄度を測定することができる。   In some embodiments, the photodetector and light source are disposed in a common housing. In some embodiments, the photodetector and light source may be separate components that are each positioned to provide light and detect light. The light source 182 and the photodetector 184 can generally be positioned anywhere such that light is applied to the desired portion of the process chamber surface to be monitored and the reflected light impinges on the photodetector. . For example, the light source and photodetector can be placed close to each other, as shown in FIG. 1, or the chamber to provide light at a shallow angle to a desired location on the chamber surface (such as the lid 106). Can be placed further apart, including positioning on both sides. In some embodiments, multiple light sources, and optionally multiple photodetectors, are provided in the endpoint detection system to provide deposited material coating thickness and process chamber surface cleanliness at various locations in the process chamber. Can be measured.

例えば、上記のエピタキシャル堆積プロセスチャンバは石英蓋１０６を含み、その蓋に望ましくない材料が堆積する。概して、堆積された材料によって材料が堆積されていなければ、透明で、透過性である蓋１０６が、茶色みがかった外観を呈するようになる。いくつかの実施形態では、特定の（例えば、約５３２ｎｍの緑色レーザポインタのような）波長を有する光が蓋１０６上に照射される場合がある。これにより、光は蓋１０６から、かつ蓋１０６の下の茶色みがかった被覆から反射する。合成された光線によって干渉パターンが生じ、その干渉パターンをカメラによって、フォトダイオードを基にする検出器によって、または目視によって検出することができる。蓋１０６エリアが清浄状態であるとき、蓋１０６上に茶色みがかった被覆は存在せず、単一の鏡面反射が観測されるので、干渉パターンは形成されない。   For example, the epitaxial deposition process chamber described above includes a quartz lid 106 on which unwanted material is deposited. Generally, if the material is not deposited by the deposited material, the transparent and permeable lid 106 will have a brownish appearance. In some embodiments, light having a particular wavelength (eg, a green laser pointer of about 532 nm) may be illuminated on the lid 106. This reflects light from the lid 106 and from the brownish coating under the lid 106. The combined light produces an interference pattern that can be detected by a camera, by a photodiode-based detector, or by visual inspection. When the lid 106 area is clean, there is no brownish coating on the lid 106 and no single specular reflection is observed, so no interference pattern is formed.

コントローラ１４０を用いて、上記のようなチャンバ１００の制御を容易にすることができる。例えば、コントローラ１４０は、プロセスチャンバ、制御システム１３０および終点検出システム１８０のような種々のプロセスチャンバ構成要素に結合することができる。コントローラ１４０は、種々のチャンバおよびサブプロセッサを制御するために工業環境において用いられる任意の形の汎用コンピュータプロセッサの１つとすることができる。コントローラ１４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１４２、メモリ１４４、およびＣＰＵ１４２用の支援回路１４６を備えており、プロセスチャンバ１００の種々の構成要素に結合され、本明細書において記述されるような洗浄終点検出プロセスの制御を容易にする。いくつかの実施形態では、コントローラ１４０は、プロセスの状態を視覚的に指示するか、または操作者が洗浄プロセスの状態を視覚的に決定できるように検出された光を表示するディスプレイをさらに含むことができる。   The controller 140 can be used to facilitate control of the chamber 100 as described above. For example, the controller 140 can be coupled to various process chamber components such as the process chamber, control system 130 and endpoint detection system 180. The controller 140 can be one of any form of general purpose computer processor used in an industrial environment to control various chambers and sub-processors. The controller 140 includes a central processing unit (CPU) 142, a memory 144, and support circuitry 146 for the CPU 142, coupled to various components of the process chamber 100, and a cleaning endpoint as described herein. Facilitates control of the detection process. In some embodiments, the controller 140 further includes a display that visually indicates the state of the process or displays the detected light so that an operator can visually determine the state of the cleaning process. Can do.

メモリ１４４はＣＰＵ１４２に結合される。メモリ１４４、すなわち、コンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）などのすぐに利用できるメモリ、フロッピィディスク、ハードディスク、またはローカルもしくはリモートに位置する任意の他の形のデジタルストレージのうちの１つまたは複数とすることができる。支援回路１４６は、従来通りにプロセッサを支援するためにＣＰＵ１４２に結合される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、およびサブシステム等を含む。いくつかの実施形態では、ソフトウェアルーチンがＣＰＵ１４２によって実行されるときに、リアクタが本発明のプロセスを実行する。そのソフトウェアルーチンは概して、メモリ１４４に記憶することができる。ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ１４２によって制御されるハードウェアからリモートに位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶し、かつ／または実行することもできる。   Memory 144 is coupled to CPU 142. Memory 144, i.e., computer readable media, may be readily available memory such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), floppy disk, hard disk, or any other form of local or remote located digital. It can be one or more of the storage. Support circuit 146 is coupled to CPU 142 to support the processor in a conventional manner. These circuits include caches, power supplies, clock circuits, input / output circuits, subsystems, and the like. In some embodiments, the reactor performs the process of the present invention when a software routine is executed by the CPU 142. The software routine can generally be stored in memory 144. The software routine can also be stored and / or executed by a second CPU (not shown) that is remotely located from the hardware controlled by the CPU 142.

いくつかの実施形態では、ソフトウェアルーチンは、プロセスチャンバ内で洗浄プロセスが実行されている間に実行することができる。ソフトウェアルーチン３０４がＣＰＵ１４２によって実行されるとき、汎用コンピュータが、エッチングプロセスが実行されるようにチャンバ動作を制御する専用コンピュータ（コントローラ）１４０に変わる。本発明のプロセスはソフトウェアルーチンとして実施されるように論じられるが、本明細書において開示される方法ステップのうちのいくつかは、ハードウェアにおいて、およびソフトウェアコントローラによって実行される場合もある。したがって、本発明の実施形態は、コンピュータシステム上で実行されるようなソフトウェアにおいて、特定用途向け集積回路もしくは他のタイプのハードウェア実施態様のようなハードウェアにおいて、またはソフトウェアおよびハードウェアの組合せにおいて実施することができる。   In some embodiments, the software routine can be executed while a cleaning process is being performed in the process chamber. When the software routine 304 is executed by the CPU 142, the general purpose computer changes to a dedicated computer (controller) 140 that controls the chamber operation so that the etching process is performed. Although the process of the present invention is discussed as being implemented as a software routine, some of the method steps disclosed herein may be performed in hardware and by a software controller. Thus, embodiments of the invention may be implemented in software, such as executed on a computer system, in hardware such as an application specific integrated circuit or other type of hardware implementation, or in a combination of software and hardware. Can be implemented.

図２は、本発明のいくつかの実施形態による、プロセスチャンバ内で実行されるプロセスを監視する方法２００を示す。方法２００は概して、２０２において開始し、２０２において、プロセスチャンバ内で、プロセスチャンバの内面上に材料が堆積するプロセスが実行される。内面上に十分な量の材料が堆積された後に、または洗浄プロセスが望まれるたびに、その方法は２０４に続くことができ、２０４において、洗浄プロセスを実行して、プロセスチャンバ内面から堆積した材料を除去することができる。   FIG. 2 illustrates a method 200 for monitoring a process performed in a process chamber according to some embodiments of the present invention. The method 200 generally begins at 202 where a process is performed in 202 in which a material is deposited on the inner surface of the process chamber. After a sufficient amount of material has been deposited on the inner surface, or whenever a cleaning process is desired, the method can continue to 204 where the cleaning process is performed to deposit material from the inner surface of the process chamber. Can be removed.

洗浄プロセスが実行されている間に、２０６において示されるように、洗浄プロセスによって洗浄された第１の内面上に光を照射することができる。その光は、先に論じられた光源のいずれかによって与えることができ、連続的に与えることも、または定期的に与えることもできる。   While the cleaning process is being performed, light may be irradiated onto the first inner surface that has been cleaned by the cleaning process, as shown at 206. The light can be provided by any of the light sources discussed above and can be provided continuously or periodically.

２０８において、第１のプロセスチャンバ表面から反射された光を検出することができる。反射光は、パターン、光強度等に基づいて検出することができ、例えば、プロセスチャンバの操作者によって目視で、または先に論じられたような検出器によって検出することができる。   At 208, light reflected from the first process chamber surface can be detected. The reflected light can be detected based on the pattern, light intensity, etc., for example, visually by a process chamber operator or by a detector as discussed above.

２１０において、洗浄プロセスは、検出された光に基づいて終了することができる。例えば、検出された光が干渉パターンを示す場合には、堆積された材料が第１のプロセスチャンバ表面上に残っているので、洗浄プロセスを継続することができる。しかしながら、検出された光が干渉パターンを示さない場合には（例えば、単数の鏡面反射が観測される場合には）、堆積された材料が第１のプロセスチャンバ表面からほとんど除去されたので、洗浄プロセスを終了することができる。   At 210, the cleaning process can be terminated based on the detected light. For example, if the detected light exhibits an interference pattern, the cleaning process can continue because the deposited material remains on the first process chamber surface. However, if the detected light does not exhibit an interference pattern (eg, when a single specular reflection is observed), the deposited material has been almost removed from the first process chamber surface, so The process can be terminated.

いくつかの実施形態では、複数の異なる単数の光波長を与えることができ、干渉パターンをさらに解析して被覆厚を割り出すことができる。例えば、円形リング（例えば、干渉パターン）のサイズを用いて、厚みの差を割り出すことができる。複数の波長を用いて、三角法により測定し、特定の厚みを求めることができる。いくつかの実施形態では、フォトダイオードを基にする検出器を用いて、特定の堆積された材料に特有の反射を割り出すことができる。例えば、堆積物を区別するために特定波長を用いることによって、シリコン堆積物（１．１ｅＶのバンドギャップを有する）をゲルマニウム堆積物（０．６７ｅＶのバンドギャップを有する）と区別することができる。異なるバンドギャップを有する他の材料も同じようにして識別することができる。   In some embodiments, a plurality of different single light wavelengths can be provided and the interference pattern can be further analyzed to determine the coating thickness. For example, the thickness difference can be determined using the size of a circular ring (eg, interference pattern). Using a plurality of wavelengths, a specific thickness can be obtained by measurement by trigonometry. In some embodiments, a photodiode-based detector can be used to determine the reflections that are specific to a particular deposited material. For example, silicon deposits (with a band gap of 1.1 eV) can be distinguished from germanium deposits (with a band gap of 0.67 eV) by using specific wavelengths to distinguish the deposits. Other materials with different band gaps can be identified in the same way.

例えば、図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、堆積材料がその上に配設されているプロセスチャンバ表面の一部分から反射される光、およびほとんど、または全く堆積材料がその上に配設されてないプロセスチャンバ表面の一部分から反射される光を示す図である。図３Ａは、材料がその上に堆積されているプロセスチャンバ表面の一部分３１０を示す。図から明らかであるように、プロセスチャンバ表面および堆積された材料から光が反射するときに、反射パターン３１２が形成される。図３Ｂは、ほとんど、または全く材料がその上に堆積されてないプロセスチャンバ表面部分３２０を示す。図から明らかであるように、堆積された材料が存在しない場合にプロセスチャンバ表面から光が反射するときに、単一の鏡面反射３２２が形成される。   For example, FIGS. 3A and 3B respectively show light reflected from a portion of the process chamber surface on which the deposited material is disposed, and a process chamber with little or no deposited material disposed thereon. It is a figure which shows the light reflected from a part of surface. FIG. 3A shows a portion 310 of the process chamber surface on which material is deposited. As is apparent from the figure, a reflective pattern 312 is formed when light reflects from the process chamber surface and the deposited material. FIG. 3B shows a process chamber surface portion 320 with little or no material deposited thereon. As is apparent from the figure, a single specular reflection 322 is formed when light reflects from the process chamber surface in the absence of deposited material.

図３Ａおよび図３Ｂは、プロセスチャンバの透過性の石英蓋を通して光を照射するときのこうした効果を示すが、この同じ効果は、他の材料から形成されるチャンバ構成要素に関して観測されており、利用することができる。さらに、表面から反射され、検出された光の解析は干渉パターンに限定される必要はない。例えば、反射光の強度の変化を用いて、堆積された材料がプロセスチャンバ表面から十分に除去された時点を決定することもできる。   Although FIGS. 3A and 3B show these effects when irradiating light through the transmissive quartz lid of the process chamber, this same effect has been observed for chamber components formed from other materials. can do. Furthermore, the analysis of light reflected and detected from the surface need not be limited to interference patterns. For example, the change in reflected light intensity can be used to determine when the deposited material has been sufficiently removed from the process chamber surface.

石英表面からの反射に関して上記に記述されたが、上記の方法および装置を用いて、他の材料から形成されるプロセスチャンバ内面を洗浄するために用いられる洗浄プロセスの終点を決定することもできる。例えば、本発明の方法を用いて、アルミニウムまたはステンレス鋼チャンバ表面（または堆積された材料による表面の被覆率の関数として反射が変化する任意のそのような金属表面）、放射率変化が被覆厚の関数として得られるセラミック表面（ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等）、光沢のある金表面の固有の汚れが（光沢があるときの鏡面反射性と比べて）非鏡面反射パターンを生成する金めっき表面等を洗浄する場合の終点を検出することができる。 Although described above with respect to reflection from a quartz surface, the methods and apparatus described above can also be used to determine the end point of a cleaning process used to clean process chamber inner surfaces formed from other materials. For example, using the method of the present invention, an aluminum or stainless steel chamber surface (or any such metal surface whose reflection varies as a function of the surface coverage by the deposited material), the emissivity change of the coating thickness ceramic surface obtained as a function (SiC, Al 2 O 3, etc.), specific stains shiny gold surface (as compared to specular when shiny) gold plated surface or the like to form non-specular reflection pattern It is possible to detect the end point when washing.

これまでの説明は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態および更なる実施形態を考案することができる。   While the foregoing description is directed to embodiments of the present invention, other and further embodiments of the invention can be devised without departing from the basic scope thereof.

Claims (15)

終点検出システムを有する処理システムであって、
プロセスチャンバ内で実行されるプロセスに起因して定期的な洗浄を必要とする蓋と内面を有する前記プロセスチャンバと、
前記蓋及び前記蓋の下に堆積した材料から反射される光を検出するように位置決めされる光検出器、および
前記光検出器に結合され、前記検出された反射光に基づいて洗浄プロセスの終点を決定するように構成されるコントローラ
を備える終点検出システムと
を有する処理システム。 A processing system having an end point detection system,
Said process chamber having a lid and an inner surface that require periodic cleaning due to processes performed in the process chamber;
A photodetector positioned to detect light reflected from the lid and material deposited under the lid; and an end point of a cleaning process coupled to the photodetector and based on the detected reflected light And a endpoint detection system comprising a controller configured to determine the processing system. 前記蓋の上に光を照射するように位置決めされた光源
をさらに備える、請求項１に記載の処理システム。 Before further comprising a positioning light sources to irradiate light onto the Kifuta, processing system according to claim 1. 前記光源はレーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはランプを含む、請求項２に記載の処理システム。   The processing system of claim 2, wherein the light source comprises a laser, a light emitting diode (LED) or a lamp. 前記光源は周囲光を含む、請求項２に記載の処理システム。   The processing system of claim 2, wherein the light source comprises ambient light. 前記光源は単一の光波長を放射する、請求項２に記載の処理システム。   The processing system of claim 2, wherein the light source emits a single light wavelength. 前記光源は複数の光波長を放射する、請求項２に記載の処理システム。   The processing system of claim 2, wherein the light source emits a plurality of light wavelengths. 前記蓋は石英蓋であり、前記光源は、前記プロセスチャンバの外部に配置され、前記蓋及び前記蓋の下に堆積された前記材料上に、石英を通り抜ける波長の光を照射する、請求項２に記載の処理システム。 Before Kifuta is quartz cover, the light source is located outside of the process chamber, on the material deposited under the lid and the lid is irradiated with light of a wavelength passing through the quartz, claims 2. The processing system according to 2. 前記光検出器はフォトダイオードまたはカメラのうちの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の処理システム。   The processing system of claim 1, wherein the photodetector comprises one or more of a photodiode or a camera. 前記光検出器は、前記プロセスチャンバの蓋、または前記プロセスチャンバのライナのいずれかから反射される光を検出するように位置決めされている、請求項１から８のいずれか一項に記載の処理システム。   9. A process according to any one of the preceding claims, wherein the light detector is positioned to detect light reflected from either the process chamber lid or the process chamber liner. system. 種々の場所において、前記内面の清浄度を測定するように構成された複数の光源および光検出器
をさらに備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の処理システム。 9. The processing system according to any one of claims 1 to 8, further comprising a plurality of light sources and photodetectors configured to measure the cleanliness of the inner surface at various locations. プロセスチャンバ内で実行されるプロセスを監視する方法であって、
プロセスチャンバ内で洗浄プロセスを実行して、前記プロセスチャンバ内で実行されたプロセスの結果として生じる、前記プロセスチャンバの１つまたは複数の内面上に堆積された材料を除去することと、
前記プロセスチャンバの蓋と前記蓋の下に堆積された材料上に光を照射することと、
前記蓋と前記蓋の下に堆積された前記材料から反射される前記光を検出することと、
前記検出された光に基づいて前記洗浄プロセスを終了することと
を含む、方法。 A method for monitoring a process performed in a process chamber, comprising:
Performing a cleaning process in the process chamber to remove material deposited on one or more inner surfaces of the process chamber resulting from a process performed in the process chamber;
Irradiating light on the process chamber lid and the material deposited under the lid ;
Detecting the light reflected from the lid and the material deposited under the lid ;
Terminating the cleaning process based on the detected light. 前記光は、前記蓋上に照射するレーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ランプまたは周囲光のうちの１つまたは複数からの光を含み、前記光を検出することは、
フォトダイオードまたはカメラのうちの１つまたは複数を含む光検出器を用いて、前記蓋と前記蓋の下の前記材料から反射される前記光を検出することを含む、
請求項１１に記載の方法。 The light includes light from one or more of a laser, light emitting diode (LED), lamp or ambient light that illuminates the lid, and detecting the light comprises
Using an optical detector including a photodiode or one or more of the camera, and detecting the light reflected before Kifuta from said material below said lid,
The method of claim 11. 前記蓋上に光を照射することは、
相対的に高いパーセンテージの堆積された材料が堆積された領域内の前記蓋上に前記光を照射することをさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。 Irradiating light on the lid
13. The method of claim 11 or 12, further comprising irradiating the light on the lid in a region where a relatively high percentage of deposited material is deposited. 前記光を検出することは、前記蓋と前記蓋の下の前記材料から反射する前記光の結果として生じる干渉パターン、もしくは前記蓋の下の前記材料から反射する前記光の強度のうちのいずれかまたは両方を検出することを含む、請求項１１または１２に記載の方法。 Detecting said light, any of the intensity of the light reflected from the material below the interference pattern or the lid, resulting in the light reflected from the material below the said cover cap 13. The method according to claim 11 or 12, comprising detecting both or both. 命令を記憶しているコンピュータ可読媒体であって、前記命令が実行されるとき、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の、プロセスチャンバ内で実行されるプロセスを監視する方法が実行される、コンピュータ可読媒体。   15. A computer readable medium storing instructions, wherein when the instructions are executed, a method for monitoring a process executed in a process chamber according to any one of claims 11 to 14 is performed. A computer-readable medium.
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